Witte-Ulianov Rotation Anisotropy Effect Girando o relógio

Witte-Ulianov Rotation Anisotropy Effect
Girando o relógio de luz de Einstein para mostrar que os neutrinos se deslocam à
velocidade da luz nos experimentos OPERA e MINOS.
Policarpo Yōshin Ulianov
“Uma teoria científica existe apenas em nossas mentes e não tem qualquer outra realidade. Ela será boa se satisfizer duas exigências: Ela deve
descrever com exatidão uma grande classe de observações com base em um modelo que contenha somente poucos elementos arbitrários e
deve fazer previsões bem definidas sobre os resultados de observações futuras” - Stephen Hawking
Resumo
Este artigo explica por que o neutrinos estão chegando mais rápido do que seria esperado nos experimentos
OPERA e MINOS com base no efeito Coriolis, no efeito Witte e em efeitos relativísticos observados ao
girar o relógio de luz proposto por Einstein.
Estes fatores devidamente combinados compõem o efeito WURA (Witte-Ulianov Rotation Anisotropy) que
gera um erro de fase entre dois relógios perfeitamente sincronizados, devido a rotação da Terra e ao seu
deslocamento no espaço, durante o tempo de percurso de um sinal de luz trafegando entre os relógios.
Com base no efeito WURA foi possível calcular para o caso do experimento OPERA ,uma redução de
tempo da ordem de 77,2ns, um valor bastante próximo do que foi experimentalmente observado. Isto indica
que no OPERA e no MINOS os neutrinos estão de fato se movendo à velocidade da luz.
1 - Introdução
O presente artigo traz uma explicação para o fato de que, no experimento OPERA [1], os neutrinos estão
chegando 60.7 ± 6.9 (stat.) ± 7.4 (sys.) ns antes do tempo previsto. A mesma explicação pode ser aplicada ao
experimento MINOS[2] onde os neutrinos também estão chegando 126 ± 32(stat.) ± 64(sys.)ns antes do
tempo previsto.
Esta antecipação do tempo de chegada dos neutrinos se deve a um erro sistemático que foi denominado pelo
autor de efeito WURA (Witte-Ulianov Rotation Anisotropy). O efeito WURA surge da combinação do
efeito Coriolis com o efeito Witte, em função do deslocamento da Terra no espaço.
Neste artigo o efeito WURA é descrito com base nas equações relativísticas obtidas quando giramos o
Relógio de luz, que foi proposto por Einstein [8], para explicar a dilatação do tempo no contexto da Teoria
da Relatividade Restrita (TRR).
Inicialmente faremos um pequeno histórico da evolução do presente trabalho, descrevendo a seguir o efeito
Witte juntamente com o efeito WURA.
No final deste artigo é calculado o tempo de atraso teórico previsto para o OPERA, sendo obtido um valor
da ordem de 77,2ns, o que mostra que os neutrinos de fato não se deslocam acima da velocidade da luz.
2 – Histórico do trabalho
Partindo da hipótese que a medição da velocidade dos neutrinos no experimento OPERA estava sendo
afetada pelo deslocamento da Terra no espaço, o autor propôs em [3] um experimento baseado na medição
do atraso de fase de dois relógios atômicos ligados por cabos de fibra óptica, sendo prevista variação destes
atrasos em função da rotação da Terra.
1
Após a divulgação deste trabalho o autor foi informado que os atrasos previstos teoricamente em [3] foram
obtidos na pratica em um experimento realizado por R. D. Witte[4] em 1991, utilizando cabos coaxiais para
ligar dois conjuntos de relógios atômicos. Neste experimento foi observado pela primeira vez o efeito
Witte[5] que consiste na variação do atraso de fase entre dois relógios atômicos, gerando uma variação
sinusoidal com período igual ao do dia sideral, o que indica que o efeito Witte é provocado pelo
deslocamento da Terra no espaço.
A princípio,o efeito Witte também poderia ser observado, caso os dois relógios atômicos do OPERA
fossem ligados por meio de um cabo coaxial. Desta forma o autor propôs em [6] que o efeito Witte deveria
ser considerado a fim de compreender o que estava afetando a medição da velocidade dos neutrinos no
OPERA.
Como os efeitos relativísticos gerados pelo deslocamento da Terra no espaço contraem a Terra no sentido do
movimento, o tamanho do caminho percorrido pelos neutrinos também varia em função da hora sideral.
Assim o autor observou em [6] que no calculo da velocidade dos neutrinos, a variação de tempo de 7us
prevista pelo efeito Witte seria compensada pela variação relativística da distancia, gerando assim um
cancelamento.
Entretanto, este cancelamento não é exato, sendo observada uma diferença de tempo residual, que explica a
diferença de 60ns observada no OPERA, conforme será demonstrado neste artigo.
Considerando o efeito Coriolis, o autor observou na analise realizada por M. G. Kuhn[7] que a influencia
deste efeito sobre o OPERA é muito pequena, gerando uma redução teórica no tempo de chegada dos
neutrinos de apenas 2.2ns. Entretanto ao aplicar o efeito Witte e o efeito Coriolis em conjunto o autor pode
calcular um atraso de 77,2ns podendo assim explicar que os neutrinos de fato não se deslocam mais rápido
que a luz, e abrem uma nova janela para a exploração do espaço tempo, considerando movimentos especiais
absoluto, sem nenhuma contradição com a TRR.
3 – Efeito Witte
O efeito Witte [5] foi primeiramente observado por R. D. Witte [4] em 1991, em um experimento que durou
177dias. Neste experimento Witte monitorou os atrasos de fase entre relógios atômicos separados por um
cabo coaxial de 1,5km.
A Figura 1 mostra os atrasos observados por Witte em uma direção, sendo que na direção oposta são
observados os mesmos atrasos de fase, mas com sinal contrario. Nesta figura podemos observar que estes
atrasos apresentavam uma variação sinusoidal, que segundo Witte tem período próximo ao de um dia sideral.
O valor ∆t representa e amplitude da variação sinusoidal observada no efeito Witte, e pode ser calculado pela
seguinte equação:
∆t = L
vE n 2
c2
(1)
Onde L é o comprimento de um cabo com índice de refração n , sendo c a velocidade da luz e vE a
velocidade de deslocamento a Terra no espaço.
2
Figura 1 – Atraso de fase obtido por Roland De Witte em 1991
Witte não conseguiu publicar seus resultados experimentais, pois eles aparentemente contradiziam os
princípios da relatividade restrita de Einstein. Deste forma o efeito Witte foi reconhecido como verdadeiro
somente em 2006, quando R. T. Cahill [4] mostrou que os resultados obtidos por Witte podem ser explicados
sem qualquer contradição com os princípios da relatividade de Einstein.
No experimento realizado por Witte em 1991 o cabo tem 1,5km de comprimento com índice de refração é
igual a 1,5. O atraso de fase neste experimento pode ser identificado diretamente na Figura 1, sendo da ordem
de 15ns. A partir destes dados pela a equação (1) permite calcular uma velocidade ( vE ) de deslocamento da
Terra no espaço da ordem de 400km/s. Segundo Cahill[4] este valor é totalmente compatível com uma serie
de outros experimentos, que até hoje não foram muito bem aceitos pela física contemporânea.
4 – Girando o relógio de luz de Einstein
O relógio de luz de Einstein [8], apresentado na Figura 2, é um dos exemplos mais utilizados na analise do
fenômeno relativístico de dilatação do tempo.
v
ct ′
L
t
t′
L = ct
vt ′
Figura 2 – Relógio de luz de Einstein
A partir do triangulo mostrado na Figura 2 podemos deduzir as seguintes equações:
3
(ct′)2 = (ct )2 + (vt′)2
(ct′)2 = (ct )2 + (vt′)2
;
c2
c2
t ′ = Yt
;
 v2 
; t′2 1 − 2  = t 2 ; t ′ =
 c 
t2
1−
v2
c2
1
Y=
1−
(2) ; (3)
v2
c2
A Figura 3 mostra uma variação do experimento da Figura 2, baseado em um relógio duplo, com pulsos
luminosos trafegando em trajetórias perpendiculares. Dentro do relógio existe apenas o vácuo e assim os
feixes de luz se propagam com a velocidade da luz no vácuo.
Ly
t
L′y
t′
v
Lx′
Lx
Figura 3 – Relógio duplo de luz de Einstein
Na Figura 4 o relógio duplo é apresentado em uma seqüência de tempos para duas situações: com o relógio
parado e com o relógio se movendo a uma velocidade v qualquer.
Se considerarmos que o relógio é um quadrado perfeito, no caso onde o mesmo está parado podemos
observar a seqüência de tempos ( t0 , t1 , t2 , t3 , t4 ) apresentada na Figura 4. Nesta seqüência os dois pulsos de
luz fazem basicamente o mesmo movimento, saindo juntos e retornando no mesmo instante.
y
y
t0 = 0
y
c t2
c t1
L
y
C
t4
t3
c
c
c
L
y
c
B
A
v
v
t0′ = 0
c
L
v
t1′
c t 2′
c
v
C
t3′
c−v
c−v
L′
v
t4′
c+v
B
A
x
x
x
x
x
Figura 4 – Relógio duplo visto em tempos seqüenciais
Com o relógio em movimento podemos observar que o pulso de luz que sobe chega ao topo da caixa no
tempo t2′ , bate no espelho e começa a retornar. Neste instante o pulso que segue na direção AB ainda não
chegou ao espelho pois o ponto B esta “fugindo” do pulso luminoso, gerando uma velocidade relativa um
pouco menor que a velocidade da luz ( c − v ).
Em compensação quando o pulso de luz retorna na direção BA a velocidade relativa fica um pouco acima da
velocidade da luz ( c + v ) e assim os dois pulsos chegam juntos.
4
Para um observador dentro do relógio em movimento será obtida a mesma condição do relógio parado, com
todos os pulsos se movendo a velocidade da luz.
Com base nas equações (2) e (3), observando a Figura 4 podemos obter as seguintes relações:
t4 =
2L
c
t 4′ = Yt4 = Y
2L
c
L′
L′
c+v+c−v
+
= L′
c−v c+v
(c − v )(c + v )
2c
2L
L′ 2
t 4′ = L ′ 2
=
=Y
2
2
c −v
c
v
c
1− 2
c
2
 v 
1
L ′ = LY 1 − 2  = LY 2
Y
 c 
′ =
t 4′ = t ′AB + t BA
L′ =
L
Y
(4)
Na Figura 4 o tempo t2 representa um tempo médio tanto para o caso do relógio parado como para o relógio
em movimento:
t4 L
=
2 c
t +t
t 2 = AB BA
2
t′ + t′
t 2′ = AB BA
2
t2 =
(5)
Desta forma, a partir da equação 5 pode ser definido um atraso de fase ∆t , calculado como segue:
L′
+ ∆t ′
c
L′
′ = − ∆t ′
t BA
c
t ′AB =
L′
L′
2v
−
= L′ 2
c−v c+v
c − v2
vL′
vL′
∆t ′ =
=Y2 2
2
c
 v 
c 2 1 − 2 
 c 
′ − t ′AB =
2∆t ′ = t BA
∆t =
vL
c2
(6)
5
Pode ser observado que o atraso indicado na equação (6) equivale ao atraso indicado para o efeito Witte na
equação (1), com exceção do índice de refração que não foi utilizado na equação (6), pois o relógio de
Einstein utilizado para obter esta equação opera no vácuo.
Na Figura 5 um relógio de luz de Einstein foi montado de forma a girar enquanto se desloca.
Neste caso são utilizados dois relógios, um em cada extremidade que são sincronizados pelas “batidas” dos
pulsos de luz.
Ainda na Figura 5, o ângulo de giro α foi definido de forma que, para um ângulo zero, o relógio tenha um
tamanho máximo.
w
L
tA
tB
v
α
Figura 5 – Girando o Relógio de luz Einstein
No experimento da Figura 5, o comprimento do relógio de luz pode ser calculado em função do ângulo α
através das equações:
Ln (α ) = L2x + L2y
L
Ln (α ) = ( sen(α )) 2 + ( L cos(α )) 2
Y
Ln (α ) = L (1 −
Ln (α ) = L 1 −
v2
) sen 2 (α ) + cos 2 (α )
c2
v2
sen 2 (α )
c2
(7)
Na equação (7) o fator de redução de comprimento é “modulado” pelo ângulo. Desta forma para um ângulo
igual a zero o comprimento do relógio não é afetado e para um ângulo de 90 graus o comprimento atinge um
valor mínimo.
Na Figura 5 o relógio A não gira e assim o tempo t ′A não é afetado pela rotação. O relógio B, por sua vez, irá
apresentar um tempo t B′ e um atraso de propagação t ′AB , que varia em função do ângulo de giro α :
t ′B (α ) = t ′A + t ′AB (α )
t ′AB (α ) = t B′ (α ) − t ′A
(8)
6
Com base no experimento da Figura 4, utilizando as equações (2) a (6), podem ser obtidos quatro valores
para o atraso de propagação t ′AB :
α =0
α=
π
2
α =π
α=
3π
2
⇒ t ′B = t ′A +
L′
c
⇒ t ′B = t ′A + Y 2
⇒ t ′AB (0) =
L′
vL ′
+Y 2 2
c
c
L′
c
π
L′
v
⇒ t ′AB ( ) = Y 2 (1 + )
2
c
c
L′
⇒ t ′AB (π ) = −
c
3π
L′
v
⇒ t ′AB (
) = −Y 2 (1 + )
2
c
c
L′
+
c
L′
vL ′
⇒ t ′B = t ′A − Y 2 − Y 2 2
c
c
⇒ t ′B = t ′A +
A variação de tempo em função do ângulo α pode ser então calculada de forma análoga a equação (7),
através da seguinte formula:
2
2
v 
 L′
 L′ 
t ′AB (α ) =  Y 2 (1 − )  sen 2 (α ) +   cos 2 (α )
c
c 

c
(9)
É importante observar que na equação (9) os tempos não podem ser simplesmente somados, sendo
necessário utilizar uma métrica quadrática para o calculo da distância temporal. Isto se deve ao fato da
dimensão de tempo se comportar de forma semelhante às dimensões especiais no contexto da TRR,
compondo um continuum espaço tempo quadridimensional.
Uma explicação alternativa proposta pelo autor [9], para a métrica observada na equação (9), considera que
o tempo é uma variável complexa assim a dilatação de relativística do tempo ocorre devido a um
deslocamento do objeto no eixo de tempo imaginário.
A equação (9) é valida tanto para rotações no sentido horário quanto sentido no anti-horário, e desta forma
devem ser considerados os dois sinais possíveis definidos na função de raiz quadrada, como por exemplo:
t ′AB (0) = (
L′ 2
L′
) =±
c
c
2
π
v 
L′
v
 L′
t ′AB ( ) =  Y 2 (1 − )  = ±Y 2 (1 − )
2
c
c 
c
c

Utilizando algumas relações trigonométricas básicas a equação (9) pode ser simplificada para:
t ′AB (α ) =

L′  2 v
 Y − sin(α ) 
c
c

t ′AB (α ) = Y 2
t AB (α ) =
L′
L′v
− 2 sin(α )
c
c
L
− ∆t sin(α )
c
(10)
7
De forma análoga podemos calcular:
t BA (α ) =
(11)
L
+ ∆t sen(α )
c
A Figura 6 apresenta um experimento análogo ao da Figura 5, também realizado no vácuo, mas agora com
dois relógios atômicos gerando pulsos periódicos de laser em uma mesma freqüência.
w
tA
L
α
tB
v
Figura 6 – Girando dois relógios atômicos conectados por dois feixes de laser pulsados
Nesta condição as equações (10) e (11) apontam para o fato de que os pulsos terão sua fase modificada
durante o giro dos relógios, gerando assim um atraso de fase que é facilmente perceptível, conforme
mostrado na Figura 7.
Se este experimento for montados na superfície da Terra os atrasos de fase irão variar em função da hora
sideral e das característica do meio utilizado para transmissão do sinais, bem como da velocidade da Terra
em relação ao espaço que a cerca.
tA
α =0
tB
tA
α =π /4
tB
tA
α =π /2
tB
Figura 7 – Efeito Witte observado na comparação de fase de pulsos de luz
Desta forma, conforme demonstrado nesta seção, girando o relógio de luz de Einstein podemos calcular o
efeito Witte, sem nenhuma contradição com a formulação matemática da TRR.
5 – Aplicando o Efeito Witte ao OPERA
Pelos resultados da seção anterior podemos afirmar que se os dois relógios atômicos do OPERA forem
conectados por um cabo coaxial ou por um cabo de fibras ópticas serão gerados atrasos de fase que variam
em função da hora sideral considerada.
Pela Figura 8 podemos observar que o experimento Witte tem um direção de aproximadamente 70o,
enquanto que o OPERA tem direção de -43,5o. Estes ângulos são importantes pois definem um comprimento
relativo ao plano equatorial ( Leq ) que será afetado pela rotação da Terra.
8
Lz
Lz
Leq
Leq
Figura 8 – Orientações do OPERA e do experimento Witte.
Com base nas equações (1) e (6) podemos calcular os atrasos de fase para os dois experimentos. Se for
considerado no caso do OPERA um cabo com índice de refração unitário, será obtido:
2
v E nWitte
c2
v
= Leq OPERA E2
c
∆t MaxWitte Leq OPERA
=
2
nWitte LeqWitte
∆t MaxWitte = LeqWitte
∆t MaxOPERA
∆t MaxOPERA
(12)
Com base nas informações disponíveis para o OPERA e para o experimento Witte foi calculado um atraso
de fase para o OPERA que é 459,07 vezes maior que o observados por Witte em 1991, com no valor total de
6,886us.
Numa primeira analise poderíamos esperar que estes atrasos afetassem a medição de velocidade dos
neutrinos, mas o fato é que o tamanho da Terra no sentido do movimento também varia proporcionalmente
em função do horário sideral considerado, o que pode ser observado nas equações (7) e (10) que variam em
função do seno do ângulo considerado.
Este mesmo fenômeno de compensação ocorre quando giramos o relógio de luz de Einstein. Desta forma um
observador dentro do relógio pode identificar os atrasos de fase entre os relógios, mas a velocidade medida
para os pulsos de luz será sempre constante.
Entretanto esta compensação não é perfeita e para distâncias maiores, como é o caso do OPERA, enquanto
os neutrinos se deslocam a Terra gira gerando um atraso de fase fixo e bastante pequeno, mas que pode ser
experimentalmente observado.
Considerando que o dia sideral tem aproximadamente 23h, 56mi e 4s a freqüência angular da Terra será
dada por:
2π
ωE =
= 72,921µrad / s
86164
Durante o deslocamento dos neutrinos a Terra gira um ângulo de:
α OPERA =
ω E LOPERA
c
= 177,695nrad
(13)
Esta rotação gera um atraso de tempo que não é compensado, pois a condição da Terra na emissão dos
neutrinos é ligeiramente diferente no momento da detecção dos mesmos.
9
Desta forma podemos considerar o ângulo definido na equação (13) aplicado o mesmo na equação (10):
dt OPERA = ∆tOPERA sen (α OPERA )
dt OPERA ≈ ∆tOPERA α OPERA
(14)
O valor de atraso obtido pela equação (14) é de apenas 1,192 pico segundos não podendo explicar
diretamente os atrasos observados no OPERA.
Entretanto a equação (9) utilizada para calcular o atraso total durante o giro do relógio de luz de Eintein
opera dentro de uma métrica quadrática, o que gera um efeito multiplicador. Este aspecto pode ser
observado facilmente quando calculamos o valor da hipotenusa de um triangulo retângulo que tenha um lado
muito maior que o outro. Por exemplo, para triângulo que tenha um cateto com 1000m e outro com apenas
um metro, o valor da hipotenusa será de 1000.0025m. Neste exemplo se a hipotenusa aumentar 2mm em
função da variação apenas do lado menor, este lado deve aumentar 1,23m.
Neste contexto, o tempo previsto para a chegada dos neutrinos no opera é calculado por:
t OPERA =
LOPERA
c
(15)
O tempo no qual os neutrinos estão sendo observados ( t N ) será afetado por um atraso ∆t N , que surge em
função do efeito WURA:
t N = t OPERA + ∆t N
(16)
Desta forma, com base na equação (9) podemos estabelecer a seguinte relação:
(tOPERA + dtOPERA ) = (tOPERA ) 2 + (∆t N ) 2
LOPERA
L
+ dtOPERA ) 2 − ( OPERA ) 2
c
c
L
L
L
2
∆t N = ( OPERA ) 2 + 2 OPERA dtOPERA + dtOPERA − ( OPERA ) 2
c
c
c
( ∆t N ) 2 = (
∆t N = 2
LOPERA
dtOPERA
c
∆t N = 2
∆t N = ±
LOPERA
ω L
∆t MaxOPERA E OPERA
c
c
LOPERA
c
2ω E ∆t MaxOPERA
(17)
Desta forma o valor de ∆t N pode ser finalmente calculado:
730534,61
2 × 7,292 × 10 -5 × 6,886028 × 10 -6
c
∆t N = ±77,2ns
∆t N = ±
(18)
10
Um valor de atraso igual a -77ns esta um pouco acima da media de -60ns observada no OPERA, mas ainda
dentro da faixa de incertezas considerada. Sempre lembrando que os dados disponíveis para o experimentos
Witte são apenas parciais (falta o valor exato do índice de refração do cabo coaxial utilizado). Para validar a
equação (17) o experimento Witte precisaria ser realizado novamente com maior precisão.
6 – Experimento MINOS
Para obter o sinal do valor de atraso deve ser observados os mesmos critérios utilizados para o efeito
Coriolis (produto vetorial do vetor de deslocamento pelo vetor de velocidade angular da Terra). A Figura 9
apresenta as quatro possibilidades de deslocamento de neutrinos no hemisfério Norte. Felizmente tanto no
caso do OPERA quanto do MINOS o valor de ∆t N é negativo , gerando assim uma forte oportunidade para
identificar este fenômeno.
∆t N < 0
∆t N > 0
MINOS
OPERA
∆t N < 0
∆t N > 0
Figura 9 – Atrasos gerados pelo efeito WURA no OPERA e no MINOS.
Como o comprimento no MINOS é bastante próximo do comprimento observado no OPERA
(734298.6m) a aplicação da equação (17) para o caso do MINOS gera um atraso semelhante, da ordem de
80ns.
7 – Conclusão
Este artigo apresentou uma explicação inovadora para a medição de velocidade dos neutrinos nos
experimentos OPERA e MINOS calculando um erro sistemático na medição do tempo que surge em função
do efeito Coriolis e do efeito Witte, associados respectivamente a rotação e ao deslocamento da Terra nos
espaço. O fenômeno que gera este erro de medição de tempo foi denominado pelo autor como efeito
WURA (Witte-Ulianov Rotation Anisotropy).
O efeito WURA surge em função dos efeitos relativísticos devidos ao deslocamento da Terra pelo espaço
em uma alta velocidade (da ordem de 400km/s ou seja mais de um milésimo da velocidade da luz).
Um experimento que utilize relógios atômicos para medir os tempos propagação de sinais por um canal
qualquer (definido por um comprimento L e um índice de refração n) irá apresentar um atraso de fase
WURA que pode ser calculado pela seguinte equação:
∆tWURA = ±
nL
c2
LROT 2 ω v ROT
(19)
Onde ω indicam a velocidade angular do na qual o sistema considerado gira, sendo v ROT a projeção (sobre
o plano de rotação) da velocidade de deslocamento do sistema (ou do referencial que o contem). O
11
parâmetro
LROT é obtido com base na projeção do comprimento total L, sobre o plano de rotação
considerado.Para o caso do OPERA o valor do efeito WURA foi calculado com base na equação (17) ,pois
não sabemos exatamente a direção do movimento da Terra sendo o v ROT de nosso planeta um valor ainda
incerto. Neste cálculo foi obtido um erro sistemático no tempo relativo dos dois relógios igual a -77,23ns
que fica dentro da faixa de incerteza definida para o tempo observado no OPERA.
É importante lembrar que o índice de refração do cabo utilizado por Witte não é conhecido com precisão,
pois os dados do experimento Witte foram em grande parte perdidos. Isto aconteceu pois o trabalho de Witte
não foi aceito para publicação pois aparentemente ele não era compatível com a TRR.
E interessante observar que até a publicação do presente trabalho, os dados gerados no OPERA e no MINOS
também pareciam ir contra a TRR. Felizmente no caso destes experimentos o volume de recursos humanos e
materiais impediu que os resultados fossem simplesmente “descartados”, como ocorreu no caso do
experimento Witte.
Convém lembrar também que Roland De Witte entrou em profunda depressão pelo fato de seu trabalho não
ter sido reconhecido o que pode ter sido uma das causas de sua morte prematura. Alem disso o efeito Witte
foi relegado a obscuridade por mais de duas décadas, mesmo sendo um fenômeno experimental que pode ser
facilmente detectado.
Considerando o histórico do experimentos Witte e OPERA podemos observar duas faces distintas da física
moderna: Por um lado são gastos centenas bilhões de dólares para construir um acelerador de partículas que
possa confirmar algumas lacunas existentes no modelo padrão (como por exemplo o Boson de Higgs) e por
outro lado a comunidade cientifica se recusa a publicar dados experimentais perfeitamente validos, mas que
coloquem em duvida alguns pilares “sagrados” que a sustentam. Assim o experimento Witte, que pode ser
realizado a custos muito baixos e que tem inclusive o potencial para detectar variações de velocidade
devidas a ondas gravitacionais[4], não foi reproduzido novamente até a presente data.
A analise realizada neste artigo mostra que a matemática básica de TRR de Einstein pode ser utilizada para
explicar o efeito Witte e que em alguns casos envolvendo relógios atômicos (ou quais quer outras fontes de
freqüências fixas) em rotação, podem ser utilizados para medir velocidades absolutas, como por exemplo a
velocidade da Terra em relação ao espaço que a cerca. Desta forma a efetiva “relatividade” da TRR deve ser
mais bem avaliada, pois existe “algo lá fora” gerando um referencial absoluto de velocidade.
Por outro lado o fato do efeito Witte não afetar diretamente a velocidade dos neutrinos, leva a instigante
conclusão de que a Terra (e tudo que existe nela) se deslocar no espaço em uma alta velocidade (400km/s) e
sofre uma variação de tamanho (da ordem de uma parte por milhão) ao longo do dia, conforme previsto na
TRR. Assim tudo que nos cerca muda constantemente de tamanho, mesmo sem termos nenhum noção
sensorial de que isto esta de fato acontecendo.
Em função da analise realizada e dos valores de atrasos obtidos, o autor acredita ter encontrado a explicação
exata para o que esta ocorrendo no OPERA e no MINOS e que os neutrinos de deslocam em uma velocidade
iguais a da luz.
Apesar do efeito WURA ter uma dedução matemática, num âmbito estritamente teórico a sua validade pode
sempre ser questionada por uns e aceita por outros gerando mais confusão do que consenso.
A frase de Stephen Hawking citada no inicio deste artigo mostra claramente que alem de prever o atraso no
OPERA e no MINOS a teoria que dá base ao efeito WURA também deve ser capaz de predizer resultados
12
de experimentos ainda não realizados. Atualmente existe uma crença de que o efeito Witte não pode ser
observado em cabos ópticos, isto provavelmente é um argumento hipotético que surgiu a fim de restringir o
escopo do efeito Witte, evitando assim maiores choques com a TRR.
Assim, em primeiro lugar o efeito Witte deve ser monitorado novamente com maior precisão em um
experimento de longa duração, ligando dois relógios atômicos tanto com cabos coaxiais como cabos de fibra
óptica, devendo os resultados ser similares conforme previsto na equação (1), que especifica apenas o índice
de refração do meio e não o tipo de onda que nele trafega.
Em segundo lugar o Autor propõe a construção do experimento IPD-WURA (Investigating Positive Delays
in Witte-Ulianov Rotation Anisotropy), medindo a velocidade dos neutrinos de forma similar ao OPERA,
mas com o detector instalado em Portugal, conforme mostrado na Figura 10.
IPD-WURA
∆t N = 112 ns
OPERA
∆t N = −60 ns
Figura 10 – Trajetória dos neutrinos no experimento IPD-WURA.
O IPD-WURA poderia ser realizado perto de Lisboa, gerando uma trajetória ótima para a comparação com
o OPERA. Isto ocorre, pois o caminho pontilhado em vermelho mostrado na Figura 10 esta acima do
equador e vai até o limite oeste do continente Europeu. O IPD-WURA teria uma inclinação menor e
percurso maior que o OPERA, gerando assim um atraso WURA positivo, cerca de 2 vezes maior que o
tempo de antecipação dos neutrinos observado no OPERA, ou seja na faixa de 110 a 130ns.
Referências
[1] T. Adam, et al.: Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the CNGS
beam. 22 September 2011. Disponível em: http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1109/1109.4897.pdf
[2] P. Adamson, et al.: Minos Measurement of neutrino velocity with the MINOS detectors and NuMI
neutrino beam. August 2007. Disponível em:http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0706/0706.0437v3.pdf
[3] P. Y. Ulianov,:THE KING IS NAKED! The reason why neutrinos appear to be moving faster than light.
November 2011. Disponível em: www.atomlig.com.br/poli/Neutrinos-IG.pdf
[4] R. T. Cahill,:The Roland De Witte 1991 Experiment (to the Memory of Roland De Witte), PROGRESS IN
PHYSICS July, 2006. Disponível em:http://www.orgonelab.org/EtherDrift/CahillDeWitte2006.pdf
[5] R. W. Kehr,: The Detection of Ether. 2001.
Disponível em:http://www.teslaphysics.com/Chapters/Chapter160-DeWitte.htm
[6] P. Y. Ulianov,:The Witte Effect: The Neutrino Speed and The Anisotropy of the Light Speed, as
Defined in the General Theory of Relativity. December 2011.
Disponível em: www.atomlig.com.br/poli/WitteEffect-IG.pdf
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[7] M. G. Kuhn,: The influence of Earth rotation in neutrino speed measurements between CERN and the
OPERA detector. October 2011. Disponível em: http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1110/1110.0392v2.pdf
[8] C. P. Benton,:Einstein's Theory of Special Relativity Made Relatively Simple!
Disponível em: http://docbenton.com/relativity.pdf
[9] P. Y. Ulianov, : A New Digital Complex Model of Time. September 2011.
Disponível em: http://www.atomlig.com.br/poli/ImaginaryTime-IG.pdf
[10] S. Hawking, : A Brief History of Time: From the Big Bang to Black Holes. 1998. Random House
Publishing Group.
Agradecimentos
O autor dedica este artigo em memória á Roland De Witte, que morreu sem que seu trabalho fosse
devidamente reconhecido.
Este trabalho também é dedicado e também aos físicos D. Miller e R. T. Cahill e a todos aqueles que lutam
pelo avanço da física teórica e experimental, sem estarem agrilhoados as bases dogmatizadas que limitam a
evolução da física contemporânea.
O autor agradece o apoio recebido das pessoas que leram os seus artigos sobre o OPERA e contribuíram
para a obtenção dos resultados aqui apresentados, especialmente aos físicos Aba Cohen Persiano e Thadeu
Penna, e a Jonas Paulo Negreiros.
O autor também agradece ao membros do grupo NPA (http://www.worldnpa.org/main/) em especial a Brant
Callahan, que indicou o trabalho realizado por Roland De Witte que deu base ao presente artigo.
O autor também agradece a D. A. Simoon por apontar os 177nrad que relacionam o efeito Coriolis ao
experimento OPERA, como peça fundamental para explicar a velocidade dos neutrino.
O presente artigo esta disponível em:http://www.atomlig.com.br/poli/WURA-PT.pdf
Uma versão em inglês pode ser obtida em: http://www.atomlig.com.br/poli/WURA-IG.pdf
O autor tem algumas novas idéias para medir o deslocamento da Terra com maior precisão (inclusive na
direção norte sul) e também detectar ondas gravitacionais. O autor gostaria de estabelecer parcerias com
instituições no Brasil e no exterior dispostas a realizar estes experimentos.
Contatos com o autor pode ser realizados através do seguinte email: [email protected]
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